Закономерности развития отпускной хрупкости

Ниже рассмотрены основные закономерности развития обратимой отпускной хрупкости.

1. Углеродистые стали, содержащие менее 0,5% Мn, не склонны к обратимой отпускной хрупкости. Эта хрупкость проявляется только у легированных сталей. Легирующие элементы по-разному влияют на склонность к отпускной хрупкости. К сожалению, именно наиболее широко используемые легирующие элементы хром, никель и марганец, способствуют развитию отпускной хрупкости. Раздельно эти элементы действуют слабее, чем при совместном введении в сталь. Наиболее сильно отпускная хрупкость проявляется у хромоникелевых и хромомарганцевых сталей. Небольшие добавки молибдена (0,2-0,3%) ослабляют отпускную хрупкость, а при большем его содержании отпускная хрупкость усиливается. С уменьшением содержания углерода в стали отпускная хрупкость ослабевает, но не исчезает полностью.

2. Важнейшим является тот факт, что легированные стали очень высокой чистоты совершенно не склонны к отпускной хрупкости, которая вызывается присутствием в промышленных сталях разных примесей, прежде всего фосфора, олова, сурьмы и мышьяка. Если в очень чистую сталь раздельно добавлять эти примеси, то по убыванию силы воздействия на склонность к отпускной хрупкости (∆Тх) в расчете на 0,01 % они располагаются в следующий ряд: Sb, P, Sn, As. С увеличением содержания каждой вредной примеси ∆Тх возрастает.

3. Скорость и степень развития отпускной хрупкости зависят от температуры и времени выдержки стали в опасном температурном интервале (450-600° С). Эта зависимость изображается С-кривыми достижения определенных значений (рис. 4) *. При некоторой температуре отпуска (550°С на рис. 4) начальные стадии охрупчивания наступают значительно быстрее, чем при более высоких или низких температурах.

Рис.4. С-кривые достижения заданных значений температурного порога хрупкости (Тх) при отпуске стали с 0,39% С, 0,77% Сг, 1,26% Ni. 0,79% Мn и 0,015% Р (по данным Джаффи и Баффума). Цифры на кривых - температура Тх, °С

При температурах несколько выше носа С-кривой у многих сталей с увеличением времени выдержки степень охрупчивания проходит через максимум.

4. Независимо от степени развития отпускной хрупкости, кратковременный (несколько минут) повторный нагрев до температур выше 600°С с последующим быстрым охлаждением может полностью ее устранить.

5. Сталь в состоянии отпускной хрупкости имеет структуру состоящую из феррита и карбида, а разрушение при ударных испытаниях происходит преимущественно по границам исходных аустенитных зерен. Чем крупнее исходное аустенитное зерно тем при прочих равных условиях больше ДГ, в результате раз вития отпускной хрупкости.

6. Охрупчивание в интервале температур 450-600°С свойственно не только закаленным на мартенсит сталям. Это охрупчивание - довольно общее явление. Оно, хотя и в меньшей степени проявляется у сталей с бейнитной структурой и еще слабее - у сталей с перлитной структурой, причем во всех случаях охрупчивание обратимо. Стали с высокой склонностью к отпускной хрупкости рекомендуется и при отжиге ускоренно охлаждать в опасном интервале температур.

* -кривые охрупчивания ничего общего, кроме формы, не имеют с известными С-кривыми фазовых превращений.